Аутологичная трансплантация хондроцитов – Биологическое обновление суставного хряща

Повреждение хряща может привести к болям в коленном суставе и его опуханию и повлечь за собой отдалённые последствия (артроз).

Суставной хрящ

Здоровый суставной хрящ представляет собой плотную опорную ткань, состоящую из хондроцитов (клеток хрящевой ткани), основного вещества, коллагеновых волокон и воды и обладающую гладкой поверхностью. Благодаря такому строению суставной хрящ в состоянии выдерживать и переносить давящую нагрузку, играя роль амортизатора, а также обеспечивать нормальную безболезненную подвижность (эффект скольжения).

Дефект хряща

Дефект хряща может возникнуть вследствие повреждений фрагментов хряща как на изолированных, так и целых поверхностях (артроз). Причиной тому могут служить несчастные случаи, неправильные движения, сильные перегрузки (удары, толчки, давление), а также возрастной износ.

Проблема

Поврежденный хрящ не способен к самостоятельной регенерации. При отсутствии лечения дефект хряща остается и образуется низкокачественная заместительная ткань, что влечет за собой негативные последствия. Со временем дефект хряща усугубляется, пока он наконец не изнашивается (артроз). В худшем случае происходит его замена на искусственный сустав – эндопротез.

Решение

Целью оперативного вмешательства в области суставного хряща являются предотвращение процесса разрушения и восстановление сустава в структурном и функциональном планах. Для этого выбранный метод должен обеспечить регенерацию суставного хряща с похожими биомеханическими свойствами. Была разработана специальная технология, при которой из изъятой в ходе операции хрящевой ткани изолируют здоровые клетки и преобразуют их в трёхмерный трансплантат. Данный метод называется аутологичной трёхмерной трансплантацией хондроцитов. Трансплантация собственных хрящевых клеток позволяет регенерировать хрящевую ткань, способную выдерживать продолжительные биомеханические нагрузки и давление и сопоставимую со здоровой хрящевой тканью.

Идеальными исходными данными для трансплантации обладают пациенты в возрасте от 15 до 55 лет с повреждённой областью хряща размером не более 10 см2 и при одновременном наличии здоровой остаточной ткани хряща. Коленный сустав должен быть стабильным, то есть связки не должны быть повреждены. По возможности, следует избегать перегрузок сустава, например, вследствие крайне избыточного веса. Обычно данный метод рекомендуется пациентам в возрасте до 55 лет, однако решающее значение имеет биологический, а не календарный возраст.

 

Матричная трехмерная аутологичная трансплантация хондроцитов

Матричная аутологичная трансплантация хондроцитов (МАТХ) – это инновационный метод лечения полнослойных дефектов хряща. Для этого у пациентов в ходе артроскопии изымается небольшая часть хрящевой ткани из части сустава, не испытывающей нагрузку. В течение многих лет МАТХ является признанным и весьма успешным методом лечения изолированных повреждений хрящей, что доказано в рамках большого числа высокоточных исследований и научных работ.

В специальных лабораториях хондроциты выделяют из хрящевой субстанции и размножают с помощью гомологичной сыворотки. При достижении необходимого числа клеток хондроциты высевают в специальную трехмерную матрицу (материал-носитель), которая в значительной степени соответствует исходному биологическому клеточному окружению в хряще. В ней клетки начинают производить новое основное вещество хряща. Доставка трехмерной структуры в клинику для трансплантации происходит через 2-3 недели. Перед этим с помощью самых современных методов анализа происходит контроль жизнеспособности, стерильности и способности хондроцитов к формированию нового хряща. Затем этот продукт трансплантируется в дефект в ходе второй малоинвазивной операции.  

 

МАТХ протекает в четыре этапа:

I Извлечение суставного хряща

Во время артроскопии из той части коленного сустава, которая не испытывает нагрузок, извлекается небольшой образец хрящевой ткани. Кроме того, у пациента берется кровь для выращивания трансплантата.

II Размножение хондроцитов

Хондроциты изолируются в высокоспециализированных установках с помощью уникальной во всем мире технологии интегрированной изоляции. Для питания и размножения хондроцитов используется исключительно сыворотка пациента. В течение 2-4 недель происходит размножение клеток, а в следующие 2-3 недели – их культивирование в трехмерную структуру. После этого трехмерный трансплантат для пациента готов!

III Трансплантация

Хондроциты помещаются в подготовленную область изолированного дефекта суставного хряща. Фиксации трансплантата с помощью, к примеру, фибринного клея или шва, а также закрытия дефекта не требуется. Шансы на выздоровление повышаются.

IV Биологическая регенерация хряща

Помещенные в область дефекта трехмерные хондроцитовые трансплантаты естественным путем формируют новую хрящевую ткань, которая соединяется со здоровым хрящом и схожа с последним в отношении своих биомеханических свойств. Исследования показали, что новая хрящевая ткань очень хорошо интегрируется в окружающий ее хрящ.

 

Биологическая задача трансплантата хондроцита

В гиалиновом хряще здорового коленного сустава отсутствуют непосредственные нервные окончания и сосуды. Его питание происходит преимущественно пассивно из синовиальной жидкости во внутреннем пространстве сустава. Отдельные высокоспециализированные хондроциты «погружены» в матричную структуру хряща и тем самым обездвижены. Кроме того, скудноклеточный суставной хрящ не имеет прямого доступа к особым регенеративным популяциям клеток. По этой причине после его повреждения образование нового хряща и компенсация дефекта невозможны. Важной биологической задачей аутологичной трансплантации хондроцитов является компенсация этого промежуточного этапа регенерации. Так, трансплантированные живые клетки должны быть способны заселить существующую область повреждения, чтобы затем шаг за шагом восстановить дефект, образовав качественную в биомеханическом отношении хрящевую ткань путем синтеза и секреции соответствующих протеинов.

Изготовление трансплантата

Для достижения желаемого клинического результата хороший трансплантат из хондроцитов должен отвечать высоким стандартам качества. На первом этапе отдельные хондроциты из извлеченной части хряща освобождают с помощью энзимов и превращают в двухмерную культуру. Для выращивания дальнейших клеток используются лишь хондроциты этой так называемой первичной культуры. Перед трансплантацией выращенные хондроциты помещают в трехмерную матрицу-носитель. Ее материал состоит из специальной мембраны и располагающегося под ней губчатого слоя со столбчатыми порами на поверхности. Мембрана и губка прочно соединены друг с другом. Жесткая мембрана позволяет лечить дефекты хряща даже при отсутствии остатков здорового хряща. Кроме того, мембрана предотвращает проникновение других клеток из суставного пространства. Разработанная специально для хондроцитов губка имеет пористую структуру с порами определенного размера. Благодаря этому клетки равномерно распределяются по губке в трех направлениях, напоминая распределение клеток в здоровом хряще коленного сустава. Разработанный метод изоляции и культивирования позволяет выращивать собственные хондроциты высокого качества, не подвергая пациента рискованным геннотехническим методам. Кроме того, небольшая длительность процесса выращивания улучшает качество продукта и позволяет точно назначить день операции.

 

 

Источники:
http://www.orthopaedie-mz.de
https://www.innomedical.de
Иллюстрация:
iStock.com/pixologicstudio